{$headerImage2HtmlCode}Zellbiologie und Ultrastrukturforschung
Der Forschungsschwerpunkt im Department „Zellbiologie und Ultrastrukturforschung“ liegt auf dem Fettstoffwechsel von Zellen und seiner Bedeutung für die Arteriosklerose. Unsere Untersuchungen führen wir in enger Kooperation mit den Departments „Genetische Epidemiologie vaskulärer Erkrankungen“ und „Molekulare Genetik kardiovaskulärer Erkrankungen“ durch. Dabei nutzen wir Gen-/Protein-Expressionsanalysen, biochemische und molekularbiologische Methoden und bildgebende Verfahren in Kombination mit Immunzytochemie an Zellkulturen, Tiermodellen und menschlichen Geweben.
Uns interessieren die zellulären Prozesse, die bei der Entstehung von Arteriosklerose eine Rolle spielen: Etwa die endotheliale Dysfunktion, die Teilung und Wanderung von glatten Muskelzellen mit gleichzeitiger Bildung von extrazellulärer Matrix oder auch die Umwandlung von Makrophagen in so genannte Schaumzellen.
Diese Umwandlung gilt als ein Schlüsselereignis bei der Entstehung von arteriosklerotischen Gefäßveränderungen. Schaumzellen entstehen durch eine ungehemmte Aufnahme von Lipiden, die die Zellen in Form von Lipidtropfen speichern. Zu wissen, wie und wann sich Fette in Lipidtropfen sammeln, ist deshalb eine wichtige Voraussetzung für ein besseres Verständnis der Arteriosklerose und eröffnet womöglich neue Wege zur Vorbeugung und Therapie.
In den vergangenen Jahren konnten wir zeigen, dass Lipidtropfen – anders als bisher angenommen – nicht nur Fettspeicher sind. Im Gegenteil handelt es sich um multifunktionelle Organellen, die an der Übertragung von Signalen beteiligt sind, den zellulären Fetthaushalt im Gleichgewicht halten und auch beim Transport von Vesikeln eine Rolle spielen. In der äußersten Schicht von Lipidtropfen findet man außerdem verschiedene fettliebende Proteine. Sie haben wichtige Funktionen bei der Bildung, dem Transport, der Mobilisation und der Stabilisation von Lipidtropfen, die wir mit unserer Arbeit aufklären konnten. Unsere Erkenntnisse auf diesem Forschungsgebiet haben die bestehenden Vorstellungen zur Entstehung von Lipidtropfen nachhaltig verändert und dazu geführt, dass ein weithin anerkanntes neues Modell zur Lipidtropfenbildung entwickelt wurde.
Zu den Lipidtropfen-assoziierten Proteinen gehört auch das Perilipin. Es wurde bisher nur in Fettzellen, sogenannten Adipozyten, gefunden. Wir konnten es erstmals auch in Makrophagen in fortgeschrittenen arteriosklerotischen Plaques nachweisen. Dies deutet darauf hin, dass es eine Verbindung gibt zwischen der Funktion von Perilipin in Fettgeweben und Perilipin in Plaques. Wir wollen herausfinden, ob das Protein ein pro-atherogener Faktor ist, also ein frühes Merkmal für arteriosklerotische Veränderungen. Falls es tatsächlich Einfluss auf die Fettablagerungen in Läsionen haben sollte, wäre der Zusammenhang zwischen den stabilen Fettablagerungen in Fettgewebe und arterosklerotischen Läsionen belegt. Das würde uns die Möglichkeit geben, neue Strategien zur Bekämpfung der Arteriosklerose zu entwickeln. Perilipin wäre damit ein neues Zielmolekül für die Entwicklung neuer Medikamente.
In einem weiteren Projekt wollen wir herausfinden, ob das Protein TIP47 womöglich als Carrier fungiert, der Fettsäuren durch die Zellmembran transportiert. Dazu testen wir die Fähigkeit von TIP47, Fettsäuren direkt zu binden, und überprüfen, welcher Teil des Proteins dafür verantwortlich ist. Außerdem wollen wir klären, ob in den Bereichen der Plasmamembran, in denen sich TIP47 sammelt, besonders viele Fettsäuren transportiert werden. Und wir möchten klären, welcher Teil des Proteins mit der Oberfläche von Lipidtropfen interagiert und ob TIP47 dort mit Enzymen des Fettsäurestoffwechsels zusammentrifft.
Der Membranrezeptor SR-PSOX/CXCL16 ist bekannt dafür, dass er eine Rolle bei entzündlichen Krankheitsprozessen spielt. Da eine Korrelation zwischen dem Gehalt von SR-PSOX/CXCL16 im Blutplasma und dem Auftreten von Herz-Kreislauf-Erkrankungen besteht, wollen wir in einem weiteren Projekt klären, ob der Rezeptor eine Rolle bei der Entstehung von Arteriosklerose spielt. Wir prüfen, welche Zelltypen in arteriosklerotischen Läsionen SR-PSOX/CXCL16 exprimieren, ob der Rezeptor die Schaumzellbildung von Makrophagen oder glatten Muskelzellen beeinflusst und ob er als Chemoattractant oder Adhäsionsprotein wirkt. Das breite Funktionsspektrum von SR-PSOX/CXCL16 bei entzündlichen Krankheiten macht den Rezeptor auch für uns zu einem wichtigen Untersuchungsobjekt, das zu einem besseren Verständnis der Entstehung von Arteriosklerose beitragen kann.
Unsere Erkenntnisse werfen ein neues Licht auf das Verständnis von Fettablagerungen in arteriosklerotischen Läsionen und führen zu einer weitreichenden Neubewertung der Lipidtropfenspeicherung bei Arteriosklerose. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Lipidtropfen-assoziierte Proteine eine neue Kategorie von Markern sowohl für die Zelltypisierung als auch für pathologische Prozesse darstellen können.
Zu guter Letzt untersuchen wir in unserem Department feinste Strukturveränderungen der Blut-Hirn-Schranke bei experimentell ausgelösten Schlaganfällen von Mäusen. Dafür bündeln wir unser tierexperimentelles und elektronenmikroskopisches Know-how; das erlaubt es uns, die Feinstruktur hirnversorgender Arterien bei Schlaganfall darzustellen und Veränderungen in den neuronalen Zellen in der Umgebung der Gefäße zu verfolgen.
